考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法，包括以下步骤：S1：获取列车信息和线路信息；S2：设定初始上限速度、下限速度和空气制动距离目标值；S3：进行列车操纵节能优化计算；S4：判断是否有优化结果，若是则进入步骤S5，否则进入步骤S8；S5：计算空气制动距离；S6：若空气制动距离小于目标值，则进入步骤S7，否则进入步骤S9；S7；输出优化结果；S8：输出无法优化结果；S9：调整上限速度；S10：若上限速度大于最低限速，则返回步骤S3，否则进入步骤S11；S11：输出小于最低限速结果。本发明专利技术将非线性空气制动施加条件转化为线性可求解表达形式，得到符合要求的空气制动距离。动距离。动距离。

【技术实现步骤摘要】
考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法


[0001]本专利技术属于列车优化
，具体涉及一种考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法。

技术介绍

[0002]司机操纵重载列车经过长陡峭斜坡的复杂地形时，需要满足长编组列车的安全和畅通要求。空气制动和电制动应该用于适当的场合，一旦操作不当引起站间意外停车，将大大降低运输效率。现有应用空气制动解决一系列安全和稳定性问题的研究，大多数是非线性不连续约束。结合运输效率的目标，最优问题成为一个高阶问题，通过现有的优化模型和方法是无法解决的。因此，本专利技术旨在设计一种新的优化方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法包括以下步骤：
[0005]S1：获取当前时刻列车信息和线路信息；
[0006]S2：设定初始上限速度、下限速度和空气制动距离目标值；
[0007]S3：进行列车操纵节能优化计算；
[0008]S4：判断是否有优化结果，若是则进入步骤S5，否则进入步骤S8；
[0009]S5：计算空气制动距离；
[0010]S6：判断上限速度是否需要调整，若空气制动距离小于目标值，则进入步骤S7，否则进入步骤S9；
[0011]S7；输出优化结果；
[0012]S8：输出无法优化结果；
[0013]S9：调整上限速度；
[0014]S10：判断上限速度能否调整，若上限速度大于最低限速，则返回步骤S3，否则进入步骤S11；
[0015]S11：输出小于最低限速结果。
[0016]进一步地，步骤S3中，构建优化目标函数完成列车操纵性能参数优化。
[0017]进一步地，步骤S3中，优化目标函数J的表达式为：
[0018][0019]式中，λ1表示能耗权重系数，N表示最优距离，η
t
表示列车牵引工况的整车机电效率，α表示再生制动能量利用率，η
d
表示列车制动工况的整车机电效率，w
k
表示第k步牵引力，F
e,k
表示第k步列车所受力，Δs表示步长，λ2表示空气制动权重系数，ζ
k
表示空气制动是否施
加。
[0020]进一步地，优化目标函数的约束条件包括线性等式约束、不等式约束和边界约束。
[0021]进一步地，线性等式约束的表达式为：
[0022]ζ
k
+θ
k
＝1
[0023]式中，ζ
k
表示第k步空气制动是否施加，θ
k
表示第k步空气制动是否释放。
[0024]进一步地，不等式约束的表达式为：
[0025][0026]式中，ζ
k
‑1表示第k
‑
1步空气制动是否施加，ζ
k
表示表示第k
‑
1步空气制动是否释放，a
k
‑1表示第k
‑
1步列车管是否完全充填，a
k
表示第k步列车管是否完全充填，b
k
表示第k步列空气制动力是否可以施加，ε表示小公差，F
t,k
表示第k步列车牵引力，F
e,k
‑1表示第k
‑
1步列车所受力，F
d,k
表示第k步列车制动力，F
e,k
表示第k步列车牵引力，a
t1
表示第一列车基本阻力系数，a
t2
表示第二列车基本阻力系数，b
t1
第三表示列车基本阻力系数，b
t2
表示第四列车基本阻力系数，v
k
表示第k步列车速度，w
k
表示第k步列车牵引力，F
t,max
表示列车最大牵引力，I
re
表示设定的安全释放距离，k表示运行步数，C表示计算区域，θ
i
表示第i步空气制动是否释放，表示函数最大值，ΔF
rate,max
表示列车力最大变化率。
[0027]进一步地，边界约束的表达式为：
[0028][0029]式中，v
min
表示最小限速，v
k
表示第k步列车速度，v
k,lim
表示第k步最大限速，表示函数最小值，F
e,k
表示第k步列车所受力，F
e,kp
表示是否电分相，N
p
表示电分相区域。
[0030]进一步地，步骤S5中，空气制动距离S的计算公式为：
[0031]S＝Δs∑ζ
k
[0032]式中，Δs表示步长，ζ
k
表示空气制动是否施加。
[0033]本专利技术的有益效果是：本专利技术在进行操纵优化时，建立了空气制动优化模型，通过引入逻辑变量和命题推导，将非线性空气制动施加条件转化为线性可求解表达形式，并通过调整限速对空气制动进行优化，得到符合要求的空气制动距离。本专利技术建立了具有实际运行特征的重载列车运动学模型，在此基础上，综合考虑牵引、电制动、空气制动约束以及限速保护，以节能为优化目标，得到符合能耗要求的最优轨迹。优化结果可用于DAS或ATO系统，以最优速度提示和空气制动应用场合引导司机。
附图说明
[0034]图1为重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法的流程图；
[0035]图2为空气制动性能图；
[0036]图3为列车操纵节能优化计算流程图；
[0037]图4为调整上限速度流程图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步的说明。
[0039]如图1所示，本专利技术提供了一种考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法，包括以下步骤：
[0040]S1：获取当前时刻列车信息和线路信息；
[0041]S2：设定初始上限速度、下限速度和空气制动距离目标值；
[0042]S3：进行列车操纵节能优化计算；
[0043]S4：判断是否有优化结果，若是则进入步骤S5，否则进入步骤S8；
[0044]S5：计算空气制动距离；
[0045]S6：判断上限速度是否需要调整，若空气制动距离小于目标值，则进入步骤S7，否则进入步骤S9；
[0046]S7；输出优化结果；
[0047]S8：输出无法优化结果；
[0048]S9：调整上限速度；
[0049]S10：判断上限速度能否调整，若上限速度大于最低限速，则返回步骤S3，否则进入步骤S11；
[0050]S11：输出小于最低限速结果。
[0051]在本专利技术实施例中，步骤S3中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取当前时刻列车信息和线路信息；S2：设定初始上限速度、下限速度和空气制动距离目标值；S3：进行列车操纵节能优化计算；S4：判断是否有优化结果，若是则进入步骤S5，否则进入步骤S8；S5：计算空气制动距离；S6：判断上限速度是否需要调整，若空气制动距离小于目标值，则进入步骤S7，否则进入步骤S9；S7；输出优化结果；S8：输出无法优化结果；S9：调整上限速度；S10：判断上限速度能否调整，若上限速度大于最低限速，则返回步骤S3，否则进入步骤S11；S11：输出小于最低限速结果。2.根据权利要求1所述的考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，构建优化目标函数完成列车操纵性能参数优化。3.根据权利要求1所述的考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，优化目标函数J的表达式为：式中，λ1表示能耗权重系数，N表示最优距离，η
t
表示列车牵引工况的整车机电效率，α表示再生制动能量利用率，η
d
表示列车制动工况的整车机电效率，w
k
表示第k步牵引力，F
e,k
表示第k步列车所受力，Δs表示步长，λ2表示空气制动权重系数，ζ
k
表示空气制动是否施加。4.根据权利要求2所述的考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法，其特征在于，所述优化目标函数的约束条件包括线性等式约束、不等式约束和边界约束。5.根据权利要求2所述的考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法，其特征在于，所述线性等式约束的表达式为：ζ
k
+θ
k
＝1式中，ζ
k
表示第k步空气制动是否施加，θ
k
表示第k步空气制动是否释放。6.根据权利要求2所述的考虑空气制动的重载列车长大下坡区段运行曲线优化方法，其特征在于，所述不等式约束的表达式为：
式中，ζ
k
‑1表示第k
‑
1步空气制动是否施加，ζ

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏飞，蒋春宏，王青元，张子佩，冯晓云，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：